γ-TiAl基合金与异种合金扩散连接研究

主要对采用扩散连接（DB）或超塑扩散连接（SPF／DB）的方法，实现TiAl合金与异种合金（Ti-6Al-4V、40Cr钢和Ni基合金）固态连接的研究进行评述，探讨了连接工艺对连接界面显微组织及其连接件性能的影响。研究结果表明，扩散连接（或超塑扩散连接）能实现TiAl合金与异种合金高质量的连接。而扩散连接过程中，在扩散层产生的脆性相是导致焊件断裂发生在界面处的主要原因。采用中间层可有效避免脆性相的生成，而采用激光表面快凝处理，在拟连接表面获得细晶组织，可在较低温度下实现TiAl合金与异种合金的超塑扩散连接。     

钛合金超塑成形／扩散连接技术在飞机结构上的应用

70年代初发展起来的钛合金超塑成形／扩散连接技术,即SPF/DB(SuperplasticFormingandDiffusionBonding)技术,利用社合金在特定的显微组织、温度及拉伸量下,其延伸率超过100％,甚至可达1000％的特性,进行超塑成形;在同等条件下,通过原子间相互扩散而起到连接作用。由于超塑成形与扩散连接外部条件一致,SPF与DB组合即SPFQB技术．铁合金起塑成形在超塑温度和专用的SPFpB机床上,用惰性气体,将工件在封闭的模具内吹塑成形．利用SPFDB技术,可以克服钛合金冷加工工艺性差、成形困难的缺点,成形出整体的无连接件形状复杂的…     

双辉等离子Cr-Si共渗改善γ-TiAl基合金耐磨性能的研究

采用双辉等离子表面冶金技术在y-TiAl基合金表面实现了Cr-Si共渗.利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分析了Cr-Si共渗层的形貌、化学成分及相结构;采用显微维氏硬度计测试了渗层硬度;通过无润滑条件下的球-盘式摩擦磨损实验研究了Cr-Si共渗处理对γ-TiAl基合金表面耐磨性能的改善状况.结果表明:共渗处理后合金表面出现了三个亚层;共渗层内元素含量连续过渡,渗层与基体实现冶金结合,合金表面硬度提高至HV0.11200～1250;与基体相连的过渡层强韧性兼备,有效改善了合金的耐磨性能.     

TA15钛合金超塑成形/扩散连接的可行性研究

采用厚度为2、4 mm的TA15钛合金板材,通过超塑成形/扩散连接的方法制备TA15钛合金重要承力壁板。经宏观及显微镜观察、超声波无损检测发现,该壁板质量良好。制备与超塑成形/扩散连接壁板的材质、厚度、成形工艺及成形过程完全一致的试验件,考核其拉伸性能、疲劳性能、剪切性能。结果表明,采用该种工艺制造的TA15钛合金壁板的力学性能满足设计要求,同时也指出TA15钛合金超塑成形/扩散连接的工艺参数有待进一步优化。     

γ-TiAl金属间化合物的压缩断裂行为研究

通过室温压缩试验,研究全片层γ-TiAl基合金在不同加载速度和不同卸载载荷下的压缩断裂行为。结果表明:随着加载速度的增加,γ-TiAl基合金试样的屈服强度及抗压强度相应增大;试样的最终断裂是通过裂纹的形核、扩展以及相互贯通而形成的,断裂面主要由剪应力形成的撕裂区和压应力形成的解理断裂区域组成,并且在不同加载速度下,断口也呈现出规律性的变化。在不同载荷加载-卸载-再加载的过程中,小载荷(4.67、9.42、18.94 k N)下卸载和加载的名义应力-名义应变曲线完全重合,大载荷(26.60、37.24、53.20 k N)下卸载后产生的不可逆应变依次增大;裂纹面密度随着卸载载荷的增大而逐渐增大,材料的损伤程度不断增加。     

添加钨对γ-TiAl价电子结构和性能的影响

采用固体与分子经验电子理论(EET)计算了TiAl基合金中W原子在不同占位比时价电子结构,并分析了W的溶入量在0～5.4%之间变化对相结构因子σN,F,ρvl,ρcv,nA以及合金性能的影响变化规律。结果表明:W含量在0～5.4%之内变化时,各原子的杂阶变化比较小,W原子仅升高了1～3个杂阶。随着W溶入量的增加,合金相的稳定性增强,强度、硬度和耐磨性提高,塑性则下降,而且这些性能的变化具有良好的连续性并能通过相结构因子来表征。这些关系对于制备梯度材料具有重要的意义。各相结构因子之间有着密切的关系,在实际合金设计时需综合考虑,从而提出改善γ-TiAl合金性能的有效途径。     

TiAl(γ)基钛合金的研究与应用

论述了γ TiAl基合金的研究现状和发展动态 ,分析了存在的问题及解决办法 ,介绍了γ TiAl基合金的加工、显微组织与力学性能的关系、γ TiAl基合金的高温氧化性能及防护方法和其在不同领域的潜在应用     

钢材超塑性扩散连接接头的质量分析

通过对４５／４５、Ｗ６Ｍｏ５ＣｒＶ２／４５钢的超塑性扩散连的室温力学性能、接头界面组织以及界面碳扩散等进行测试分析发现,在足够的预压力和良好的连接表面状态下,同种钢材的超塑性扩散连接接头形成了牢固冶金结合,接头界面层可以完全消失;异种钢材的超塑性扩散连接接头界面仍清晰可见,界面是由冶金结合区,机械结合区及显微空隙等组成     

γ-TiAl基合金压缩损伤与断裂行为的研究

通过对γ-TiAl基合金压缩断裂及压缩卸载试验和试样断口与表面的扫描电镜(SEM)观察,分析压缩应力对裂纹产生、扩展及裂纹形态的影响,进而对该材料的压缩损伤与断裂行为进行较为深入的研究。压缩试验是室温下在Instron 1341试验机上进行的。结果表明,损伤起始于材料的塑性区载荷下降阶段,材料在断裂前发生很大的塑性变形,其压缩时有较大的塑性缓冲;随着压缩卸载应力的增大,观察到的试样表面裂纹依次增多或扩展增长,材料损伤的程度与压缩应力成正比。在压缩试样断口的中部发现存在的一个纵向韧带,当外加载荷增加,两个由压缩接触端面起裂的倾斜剪切裂纹扩展到试样中部,然后通过剪切穿过纵向韧带而连接,并诱发试样的完全脆性断裂。两个端面的切应力是裂纹形成的主要控制因素。该材料的压缩性能比拉伸性能更佳的主要原因是由于压缩时材料的损伤起始于塑性阶段,产生沿45°方向剪应力最大方向的剪切断裂和沿着压缩轴方向的准解理断裂的混合形式,而普通拉伸时材料损伤起始于弹性阶段,发生完全脆性解理断裂,在低应力下试样就会断裂。     

γ-TiAl合金高温压缩变形条件下的本构模型

采用Gleebl于1500热模拟试验机研究γ-TiAl合金在1000～1 100℃、应变速率在0.01～1s-1的热变形特性,分析了流动应力与热力参数的关系,并建立了γ-TiAl合金在热态变形过程中峰值应力和本构方程模型.结果表明,在试验条件范围内,只有当应变速率为0.01 s-1时,才会发生完全动态再结晶;并且,温度...     

W-Cu复合材料与Cu的扩散连接工艺

钨、铜热膨胀系数的过度失配,使得钨、铜的连接在偏滤器上的应用成为难点。本文基于钨铜梯度材料概念对钨、铜进行连接,以高活性Fe-Cu粉为中间层,在还原炉中采用扩散连接的方法对W-Cu复合材料与Cu进行连接,并对连接样品的金相显微形貌、显微硬度、拉伸强度和元素分布进行研究。结果表明,采用添加中间层的方法可以有效改善连接界面,提高连接质量。金相、显微硬度和能谱分析说明W-Cu与Cu连接样品的连接界面处形成了连续、紧密的结合;拉伸实验测得的平均强度为168.55 MPa,接近于Cu基材的强度,进一步证实添加中间层的方法可实现W-Cu与Cu的扩散连接。     

MTG-YBCO高温超导材料的扩散连接研究

采用扩散连接的方法，在工艺参数Ｔ＝９５０℃，Ｐ＝３ＭＰａ，ｔ＝１ｈ的条件下，得到了致密连接的熔融织构（ＭＴＧ）ＹＢＣＯ超导接头。扫描电镜观察和能谱分析表明，接头连接致密，并具有同母材一致的成份。超导临界温度测量表明，接头Ｔｃ为９０５Ｋ，转变宽度ΔＴｃ为１５Ｋ，与母材基本一致。     

金属材料的热等静压扩散连接

简单介绍了热等静压扩散连接的概念及工艺,以及某些材料,例如钢与钛、钼与钛、钨与钼、钼与钼、FGH95与FGH95以及不锈钢薄片之间的热等静压连接。并用金相、电子探针、扫描电镜能谱分析以及显微硬度等初步地评价了试验结果。     

Be/HR-1不锈钢扩散连接界面附近的元素扩散

为了优化热静压扩散连接工艺参数,应用有限元法对Be/HR-1不锈钢扩散连接界面附近铁和铍元素的分布进行了计算机模拟,并通过俄歇电子能谱(AES)进行实验测定。结合计算机模拟结果和实验数据探讨了扩散连接界面附近铁和铍元素的分布、扩散宽度与温度、压力和时间的关系。结果表明:在1050℃/60 MPa/2 h和750℃/60 MPa/2 h热静压下,扩散连接界面附近Be,Fe元素分布的实测数据与计算机模拟结果基本吻合;在60 MPa/2 h热静压下,加热温度分别为1050和750℃时对扩散宽度影响的实测数据与计算机模拟结果基本吻合,1050℃时的扩散宽度是750℃时的2.5倍;在750℃/2 h热静压下,压力分别为30,40,50,60 MPa时对扩散宽度影响的实测数据与计算机模拟结果基本吻合,扩散宽度与压力成抛物线关系;在750℃/60 MPa热静压下,扩散宽度与扩散时间的模拟曲线也成抛物线关系。     

硬质合金与金属的热等静压扩散连接

研究了硬质合金与工业纯铁、Ａ３钢、４５＃钢、Ｔ１０钢等金属热等静压扩散连接时的界面复合特征。阐述了有害界面脆性相Ｆｅ３Ｗ３Ｃ的成因与控制方法。     

单晶镍基合金蠕变期间γ''''相筏形化的扩散规律

通过计算合金元素的扩散迁移率和EDAX分分析,研究了γ'相筏形化过程中元素的扩散规律.结果表明分配比值大的合金元素,扩散迁移率较大;分配比值小的合金元素,扩散迁移率较小.由于W元素具有较大的原子半径,较小的分配比值和扩散系数,因而相对稳定.所以W元素可阻碍其它元素的扩散速率,随其含量的增加,合金中γ'相筏形化时间延长.     

Ti-22Al-25Nb合金扩散连接工艺及连接机制研究

针对Ti-22Al-25Nb合金(Ti₂AlNb合金)板材在温度为950～980℃、气压为2.0～3.5 MPa、时间为2～3 h下的真空扩散连接工艺及机制进行了研究。结果表明:影响Ti₂AlNb合金扩散连接焊合率的最主要因素为表面粗糙度(Ra),当Ra小于0.2μm时,焊合率可在950℃,2.0 MPa下达到90%以上。揭示了Ti₂AlNb合金扩散连接机制,通过采用单相区扩散连接对比试验和静态热处理试验,认为固溶温度下的扩散连接主要在压应力作用下,B2相和B2相的扩散连接是通过冷却析出的等轴O相颗粒实现焊缝连接;低于固溶温度扩散连接,O相与O相之间的连接通过大角度晶界转变为小角度晶界和晶界移动实现连接,而B2相与O相则通过应力诱发相变生成的B2相实现连接。     

扩散蠕变理论的基础问题研究

Nabarro-Herring蠕变模型一直被认为是解释合金高温扩散蠕变的经典理论模型。然而,在20世纪末,Ruano等在分析当时几乎所有已知合金高温低应力条件下的蠕变试验数据后发现,按Nabarro-Herring扩散蠕变模型计算的蠕变速率数据与实验结果吻合度都很不理想,有的甚至相差1×103倍。研究认为,由于Nabarro-Herring扩散蠕变模型仅仅考虑了几乎不可能存在的空位扩散流,忽略了不均匀力化学势场导致的原子扩散流,因此在定量处理多晶材料的高温低应力蠕变数据时有很大偏差。在高温低应力条件下,由于位错、晶界等非平衡缺陷的存在,实际晶体材料中原子的力化学势并非处处相等,因此导致原子扩散流的产生,材料发生扩散蠕变。多晶材料高温低应力条件下的扩散蠕变可以认为是静水应力作用下的体积蠕变和非静水应力作用下的形状蠕变的叠加。本研究将重新审视Nabarro-Herring扩散蠕变模型的理论基础,初步建立能够合理解释多晶材料高温蠕变时晶界形成无沉淀区的定性模型,为有关问题的解决提供新的思路。     

K497与FGH741合金的热等静压扩散连接

采用热等静压（ＨＩＰ）固－固扩散连接工艺,研究了Ｋ４９７与ＦＧＨ７４１合金ＨＩＰ连接及热处理后的组织变化、结合界面的组织、力学性能及界面区元素的扩散规律。结果表明,在ＨＩＰ和热处理阶段,ＦＧＨ７４１合金未发生再结晶,其晶粒度与母材基本相同,均为ＡＳＴＭ５～６级,Ｋ４９７合金的粗大枝晶组织和共晶相经热处理后基本消除。结合界面冶金结合良好,形成了一个由亚晶和再结晶晶粒组成的界面区且无有害相析出。结合试     

锂离子电池系统连接技术的工艺研究

文章概述了几种常见连接技术在锂离子电池系统中的应用,简述了这几种连接技术的工艺过程和特点,并主要介绍了各种连接技术的工艺参数,以及最新研究成果,为锂离子电池系统的连接技术生产过程控制和后续发展提供参考。